INTRAROUGE THERMIQUE METEOSAT (SENEGAL), 1986

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1 EVALUATIN DE LA PLUVIMETRIE PAR CUMUL DES IMAGES INTRARUGE THERMIQUE METESAT (SENEGAL), 1986 IMBERNN J.' ASSAD E.* GUILLT B.** DAGRNE D.** Inroducon Des recherches on éé menées ces dernères années sur l'ulsaon de la élédéecon pour compléer les nformaons pluvomérques relevées au sol e en assurer l'exenson spaale. Dverses approches son suves ; on peu les regrouper suvan deux axes de raval : l'ulsaon de la empéraure du somme des nuages (Lahuec e al., 1986) d'une par e, d'aure par, de a empéraure de surface du sol (ASSAD e al., 1986). Ces deux approches son probablemen complémenares. C'es l'ulsaon de la empéraure de surface qu es présenée dans cee éude, dans le bu de confrmer les résulas acqus, ou en améloran la procédure de calcul pour la rendre opéraonnelle e la ransférer à nos parenares du Cenre Agrhyme de Namey, e de l'uné de Traemen d'images Saellares (UTIS) de I'ISRA/CRDT de Dakar. Nous ulserons des synhèses penadares Mééosa dans l'nfrarouge hermque, fournes par le Cenre de Mééorologe Spaale de Lannon, qu donnen dès à présen la possblé d'un suv réguler e consan des précpaons en Afrque de l'oues. 1. La empéraure radave de surface, ndcaeur de précpaon A I'échelle locale, avec des mesures radomérques au sol (ASSAD, 1987). ou à I'échelle régonale grâce aux saelles (Barre, 1984 ; ASSAD e al., 1986 b ; Gullo e al., 1986 ; Moore e al., 19831, la empéraure Fs) de la surface a pu êre mse en relaon avec la pluvomére. Cee lason a pu êre vérfée pour la sason des plues 1986 au Sénégal (fg. 2). a) Les données ulsées on éé : o la empéraure radave du saelle Mééosa, mesurée dans le canal nfrarouge hermque 10,512,5 pm, avec une résoluon de 4,4 km x 4,4 km au pon soussaelle. L'anenne RSTM de Lannon en a fourn, en 1986, des (( synhèses penadares D, une Penade sur deux, so les penades 1 (ler au 5"). 3 (11 au 15) e 5 (21 au 25) du mos. Ces synhèses donnen, pour chaque pérode de cnq jours, les maxma de la emperaure de surface sur chaque pxel. A parr de ces mages, l'exracon des données sur les saons pluvomerques dsponbles a éé fae, sur le pxel de la saon (défn par ses coordonnées en laude e longude) e les 8 pxels l'enouran (carré de 3 x 3 pxels). IRAT/CRAD, ZLAD MINIPARC bâ. 7, 34 I00 Monpeller..If RSTM, Cenre de MbBorologe Spaale de Lannon, B. P. 147, Lannon. 49

2 o la pluvomére, $I parr des fches d'observaons du réseau prmare e secondare, recuelles e sases sur suppor nformaque. Le réseau (fg, 1)se compose de 77 saons ; nous n'en avons reenu que 43, I'élmnaon éan due à la non valdé des données, ou à l'mpossblé de les suer géographquemen, ou enfn à la proxmé de la mer ou de zones de mangroves. e * 1 km,... * e,& m e &? ALTANTIQUE l Fgure 1. RESEAU PLUVIMETRIQUE UTILISÉ EN o : saon de mesure b) La réponse de TS à la plue La fgure 2 fa apparaîre : une dmnuon des empéraures à chaque événemen pluveux. Cec es plus vsble en débu qu'en fn de sason. la couverure végéale du sol jouan alors un effe ((ampon)) ; une chue des empéraures ben marquée en débu de sason des plues ; une dae d'nsallaon de la sason des plues varable dans l'espace : premère décade de julle à Podor. rosème décade de julle à Kébémer, rosème décade de jun à Noro du Rp, premère décade de jun à Velngara, premère décade de ma à Kedougou (1) ; des empéraures moyennes en sason des plues de 35C à Podor, 31C à Kébémer. 27C à Noro du Rp, 24C à Vélngara e Kedougou. II semble donc que la empéraure de surface réagsse aux événemens pluvam~érques par une basse en débu de pérode, ce qu fourn un ndcaeur d'nsallaon de la sason des plues, e que la varaon spaale des empéraures mesurbes par Mééosa raduse la varaon de I'éa d'humdé de surface e par Iàmême la quané de plues. (1 1 Pluvomére oale : Podor: 2&,8 mm ; Kébémer : 20 1,9 mm ; Noro : 795, mm ; Vélngara : 930,7 mm ; Kedougou : ,2 mm.

3 ~ IL. Plues (mm) 60.0 Podor ' I L ' DQcades Ts C o D 6 cad es.0 1 Noro du Rp ' \ n D Q cad es n Kedougou DQcades Fgure 2. EVLUTIN DE LA TEMPERATURE DE SURFACE ET FREQUENCE DES PLUIES, PUR QUATRE STATINS DU RESEAU. 2. La carographe de la pluvomére : méhode des cumuls Les ravaux récens de ASSAD (1987) meen en évdence une bonne corrélaon enre le cumul des empéraures de surface Ts obenues par le saelle e le cumul des plues. Cependan, le problème relaf au chox des mages, e à leur acquson à des pas de emps varables, ne permea pas de se prononcer plus précsémen sur la réelle sgnfcaon du coeffcen de corrélaon rouvé enre les cumuls de Ts e les cumuls de plue. Les fgures 3a, b, c, d, e, f llusren I'évoluon de la relaon Tsplue au cours de la sason L'nsallaon des plues sur le errore es ben vsble. La plupar des saons de référence n'on pas reçu de plues jusqu'au 25 jun ; seules les saons de Kedougou au 25 ma, pus de Casamance e basse Casamance au 25 jun éaen ouchées par la mousson. La relaon enre les cumuls de Ts e les cumuls de plue apparaî à parr du 25 julle, pour s'amélorer progressvemen jusqu'au 25 ocobre. II semble donc possble d'ulser cee mehode lorsque la sason des plues es ben nsallée sur le errore. En débu de sason, (débu ma à fn julle) la pluvomére ne peu, par conre, pas êre carographée, e l faudra dans ce cas, fare appel aux méhodes plus classques recouran à l'analyse des nuages précpans (Lahuec e al., 1986). Plues (mm.) Plues (mm.) 160 ~ I I I I l I. 2.:...,.... I._ Ts 2 1 T T T T T T T T l Ts 4 Fgure 3a. TsPLUIE AU 25 MAI. Fgure 3b. TsPLUIE AU 25 JUIN. 51

4 Plues (mm.) 2 1.T T 7 T T T 1. 4 I I TS Plues (mm.) r T T T T T T... 6 I) *..*.. 'I I I I I I l I I Fgure 3c. TsPLUIE AU 25 JUILLET. Fgure 3d. TsPLUIE AU 25 AUT. Plues (mm.) T : ; *. T I 700. * 600. I I I J W Ts ooo T T r T 1..' *.a.... I 2 '.. :.... *j..... I I l I Ts I Fgure 3e. TsPLUIE AU 25 SEPTEMBRE. Fgure 3f. 1sPLUIE AU 25 CTBRE. L'analyse sasque des relaons lnéares : E P = a + b E Ts donne les résulas suvans (abkau 1) : 2!5 julle... 0, '5 aoû sepembre... 0, : Tableau 1 : Equaons d'ajusemen lnéare obenues enre 2 plue (s) e E Ts pour la sason Remarques : le pas de emps chos pour effecuer les cumuls de Ts es consan : la décade (les synhèses son fournes une Penade sur deux (2)), ce qu perme de comparer plus précsémen E plue e E Ts ; I'échanllon des saons reenues es denque pour ous les calculs effecués : les saons qu n'on pas éé reenues son côères ou proches de mangroves (dela du SneSaloum, ou de la Casamance) ; l semble y avor dans I'échanllon éudé deux populaons dans les fables valeurs de pluvomére : le bassn arachder, e le Ferlo (zone de pâurages). S on élmne les saons du bassn arachder (12 saons), le coeffcen r2 prend la valeur 0,937. (2) En 1987, nous ulserons les synhèses mééosa des deux penades de chaque décade. 52

5 Ces ajusemens lnéares calculés enre P e E Ts on perms de consrure des cares de plue à parr des mages. Ts. Un exemple es donné (fg. 4a), que nous comparons avec une care d'nerpolaon des pluvoméres mesurées sur le réseau (fg Fgure 4a. ISHYETES TIRÉES DE LA SMME Fgure 4b. ISHYETES INTERPLËES SUR LE DES TEMPERATURES DE SURFACE METE RESEAU PUR LA PERIDE DE MAI A CT SAT. BRE Un es pour déermner l'nsallaon de la sason des plues: mse au pon d'une procédure auomaque L'observaon des fgures 2 e 3 me en évdence l'héérogénéé spaale dans l'arrvée des premères plues : mma à Kedougou, débu aoû dans le bassn arachder. Un moyen de déermner le débu de la sason des plues à parr des empéraures radaves a éé recherché, pour carographer l'nsallaon de la sason pluveuse sur le errore, e ulser la méhode des cumuls sur la durée réelle de la sason des plues, afn d'amélorer la corrélaon enre les varables plue e empéraure (flrage des fores empéraures précédan l'arrvée des plues) ; le souc de rendre cee procédure auomaque sur un sysème de raemen d'mage (pércolor 0 dans le cas présen) nous a condu à proposer la démarche suvane : démarrage de la procédure au I"' ma, de façon à précéder l'arrvée du fron de mousson sur le errore sénégalas ; raemen par dfférence, Ts s + 1, de deux mages successves e + 1, pxel par pxel ; s la dfférence, A s, es posve, e supéreure à un seul déermné à l'avance e consdéré comme un bon ndcaeur du débu de la sason des plues, on décde du débu du cumul. Un premer raval de carographe a éé réalsé à parr des seuls A Ts 2 6"C, e A Ts 2 8C. Les fgures 5 e 6 llusren l'arrvée de la sason des plues elle qu'elle peu êre carographée par cee méhode qu, dans ce cas, es le résula d'une nerpolaon lnéare manuelle sur les saons de référence. /e 1 P "1 Fgure 5. CHRNLGIE DES DIFFEREN CES DE TEMPERATURES RADIATIVES ME TESAT (DUNE DECADE A LA SUIVANTE) : 2 6 C. Fgure 6. CHRNLGIE DES DIF.FEREN CES DE TEMPERATURES RADIATIVES ME TESAT (DUNE DECADE A LA SUIVANTE) : 2 8 C. 53

6 La moyennle des empéraures radaves mééosa (cumul dvsé par le nombre d'mages ou pérodes) réalsée à parr dle ces seuls a éé mse en relaon avec la pluvomére oale sur les fgures 7 e 8, pour l'ensemble de la sason (jusqu'au 25 ocobre). L'ajusemen de relaons lnéares donne les résulas suvans (ableau 2): Seuls r2 a b Ts = 6 C... 0, Ts = 8C... 0, Tableau 2 : Ajusemens obenus pour les seuls A Ts = 6C e A Ts = 8C. B Plues (mm.) 1.. T T T T T T l *. * 700 I 600.' ' I I I l l l I B Ts Fgure 7. RELATIN ENTRE 2:s ET 2 PLUIES PUR A Ts2 6 C B Plues (mm.) 1. T * T T T T T l 1. I ,. I 1.ooo * I 400.* ' I... :.... I.Z.. I l l I l l I Z Ts Fgure 8. RELATIN ENTRE BTs ET B PLUIES PUR A Ts2 8 C Remarques : I'échanllon des saons reenues es denque au calcul précéden ; la prse en compe d'une moyenne des Ts perme de s'affranchr de la durée de la sason des plues, varable d'une saon à l'aure ; la corrélaon augmene fablemen pour A Ts 2 6"C, e dmnue pour A Ts 2 8C, comparavemen au calcul précéden ; les deux populaons, bassn arachder e Ferlo. apparassen à nouveau. Mas les saons du bassn arachder son à présen les meux en relaon avec les saons du rese du errore. S le Ferlo n'es pas prs en compe, le coeffcen de corrélaon deven : r = 0, Correcon par la empéraure de l'ar Segun e al (1982) proposen une équaon smplfée du blan d'énerge, llan I'évaporanspraon à la empéraure de surface : ETR RN = A + B (Ts Ta), avec ETR : évaporranspraon journalère, RN : rayonnemen ne journaler, Ts e Ta: 'empéraure de surface e empéraure de l'ar nsananées au vosnage du md solare (maxmum de empéraure), A e B : paramères d'ajusemen, sensbles à la rugosé. Cee équaon explque en grande pare les relaons rouvées précédemmen enre pluvomére e empéraure de surface, e l'nroducon de la empéraure de l'ar comme faceur de correcon peu êre envsagée. 54

7 La care des gradens hermques en sason des plues (fg. 8)fa apparaîre des dfférences pouvan aendre 4PC, sur un graden zonal d'oues en es. En corrgean les empéraures de surface du A Ta correspondan, nous obenons des relaons enre TsA Ta e plue foremen corrélées : Fgure 8. GRADIENT DE TEMPERATURE DE L'AIR, JUIN CTBRE. r2 = 0,928, avec la méhode du seul (A Ts 2 6C) de démarrage de la sason (fg. 9a); r2 = 0,953, sur l'ensemble de la pérode (du I"' ma au 25 ocobre (fg. 9b). II es néressan de consaer que les zones du bassn archder e du FerIo se confonden à"présen, e que l'ulsaon d'une correcon par le graden zonal de empéraure de l'ar amélore rès sensblemen l'esmaon de la pluvomére par la empéraure de surface (empéraures radaves Mééosa). Plue mm 1 f I I2 I * 2 f ~ ~ + + ~ * + ~ +?p 40D Ts A Fgure 9a. CRRELATIN PLUIEflEMPERATURE DE SURFACE Ts GRADIENT DE TEMPERA TURE DE L'AIR A Ta (Méhode du seul A Ts 2 6C). I 55 I

8 NUMERE 3' UBSERVRTlUNS : 42 " W E DE VARIARLES : 3 Plue mm 1 f 2 f f 2 f3ff 4 3 " + ~ ~ Ts A TaPC) Fgure 9b. CRRELATIIN PLUIE/SMME DE TEMPERATURE DE U'AIR A Ta. DES TEMPERATURES DE SURFACE Ts GRADIENT Concluson L'nérê des synhèses penadares Mééosa dans le canal hermque fournes par le Cenre de Mééorologe Spaale de Lannon es confrmé dans I'éude de la sason des plues 1986 au Sénégal. Sur le plan praque, la démarche ulsée es ransposable au Sénégal pour suvre la réparon des plues dans l'espace. II es probable auss qu'elle pusse êre éendue à l'ensemble de la zone sahélenne e soudanenne de l'afrque de l'oues. Les synhèses produes à Lannon on éé ulsées avec succès en 1985 e en 1986 par le cenre Agrhyme de Namey, pour le suv de l'nsallaon de la sason des plues. Les résulas obenus par cee méhode pourraen êre amélorés dans un proche avenr en ulsan les données du saelle NAA réceponnées à la saon Ide l'agence Spaale Européenne (ASE) à Mas Palomas. Ce saelle dspose en effe de deux canaux hermques don la combnason lnéare (méhod'e (( spl wndow )) (Deschamps e al. 1980) perme d'effecuer des correcons amosphérques. La résoluon slpaale es égalemen plus fne ('l,l~i,l km au souspon ; 2,2x6,6 km en bordure de la race). L'ulsaon de Mééosa présene de son côé de gros avanages : haue répévé, superposon f,acle, sans correcon géomérque préalable, des mages, e couverure presque nsananée de la zone sahélenne (3). Pour ces dverses rasons l es l'oul déal d'une survellance d'ensemble de la sason des plues, elle que la réalse le cenre Agrhyme de Namey. Nos recherches prouven que l'esmaon de la pluvomére par la empéraure de surface donne, en fn de sason, des résulas brus rès semblables, ou même melleurs, comme le monren les ess sur le Nger (Lahuec e al., 1987), que les méhodes ulsan comme ndcaeur les fréquences de nuages precpans (4). II semble par conre qu'en augmenan le nombre des observaons, en recouran à des analyses de nuages horares ou semhorares, ou pusse espérer obenr une bonne esmaon de la pluvomére par les nuages, en débu de sason, ou sur de coures pérodes de emps (la décade ou le mos), ce qu ne semble pas possble par le recours aux empéraures de surface. Les deux approches son par conséquen complémenares, e leur emplo confrme l'nérê qu'l y a à ulser Mééosa, qu fourn smulanémen des fchers à la même résoluon, mmédaemen comparables, à parr des mêmes données. Qn peu penser que des analyses plus fnes enan compe des parcularés locales du mleu (végéaon, sol, hygromére), permeron d'amdorer les résulas obenus avec les hermographes. (3) Une correcon amosphérque es en cours d'exp&menaon, par le recours aux données de la sonde vercale des saelles NAA. (4) II es sûr qu'on peu espérer beaucoup amélorer la relaon nuages précpans/plue, s l'on en compe de paramères correceurs lés aux condons physques du mleu : suaons en laude, alude, exposon... 56

9 BIBLIGRAPHIE ASSAD E., 1987 Ulsaon des saelles mééorologques pour le suv agroclmaque des culures en zone sahélenne. Cas du Sénégal. Thèse de docora. Unversé des Scences e Technques du Languedoc. Spécalé : Scences de l'eau e aménagemen Monpeller, 258 p. ASSAD E., FRETEAUD J.P., KERR Y., LAGUARDE J.P. ET SEGUIN B., 1986 Des appors possbles de Mééosa pour le suv de la sason des plues en zone sahélenne : cas du Sénégal. In : XXVI" CSPAR, Toulouse, 30 juni 1 julle 1986, Symposum no 10, à paraîre dans Adv. Space Res. BARRET E.C., 1984 An neracve echnque for saelle mproved ranfall monorng. Proc.' EARSELESA symposum on negrave approaches n Remoe Sensng. GulfordVk 04/1984, ed. ESA.SP p DESCHAMPS P.Y. e PHULPIN T., 1980 Amospherc correcon of nfrared measuremens of sea surface emperaure usng channels a 3.7, 11 and 12pm. Boundary Layer Meeorology, 18 (1980) : GUILLT B., LAHUEC J.P. e BELLEC B., 1986 Esmaon des précpaons en Afrque de l'oues par l'apprécaon de l'acvé de la convecon profonde. In : XXVl" CSPAR, Toulouse, 30 juni 1 julle 1986, Symposum no I; à paraîre dans Adv. Space Res. LAHUEC J.P., CARN M., GUILLT B., 1986 Convecon e pluvomére en Afrque de l'oues Blan provsore pour la sason 1986, I"' ma31 ocobre. Velle clmaque saellare Bullen no 15, p LAHUEC J.P., CARN M., 1987 Relaon enre empéraure de surface Mééosa e pluvomére, au Nger, en A parare n Velle Clmaque Saellare, no 17. MRE D.G., HARLAN J.C., HEILMAN J.L., HLEN D.., RSENTHAL W.D., 1983 Infrared remoe sensng for monorng ranfall. Agrc. Wa. Manag., 7 : SEGUIN B.. BAELZ S., MNGET J.M., PETIT V., 1982 Ulsaon de la hermographe I.R. pour l'esmaon de I'évaporaon régonale. Agronome 2.

10 1..,. I LANNIN TELEDETECTIN El ETUDES e RECHERCHES DIRECTIN de lo METERLGIE," _ "::.. f..,.*..:!. d.. P,;', :......, Mnsère lde.'l,a:l Coopéraon METERLGIE NATINALE CMS LANNIN METESRT 2 ClIVH 19/12/86 12HTU IR

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